江 輝,汪建江
(杭州市余杭區(qū)人民政府防汛防旱指揮部辦公室,杭州311100)
東苕溪干流南苕溪發(fā)源于天目山南麓,流經(jīng)臨安、余杭與中苕溪、北苕溪匯合,始稱東苕溪。東苕溪流經(jīng)瓶窯至德清與苕溪導流港連接,至湖州與西苕溪匯合,向北流入太湖。干流全長143 km,流域面積2 267 km2。瓶窯以上總集雨面積1 420 km2,苕溪水系源短流急,每逢汛期,山洪直下,水位猛漲,常有險情,嚴重威脅苕溪兩岸人民的生命財產(chǎn)安全。故苕溪兩岸筑有較高堤塘保護,特別是右岸的西險大塘,更是省會杭州及杭嘉湖地區(qū)廣大人民生命財產(chǎn)和萬頃良田的防洪屏障。
流域內南苕溪上游建有大型水庫1座(青山水庫)中型水庫1座(里畈水庫),支流中、北苕溪上游各建有中型水庫1座(水濤莊水庫及四嶺水庫)。經(jīng)過整修加固后的西險大塘防洪能力也已達到100 a一遇,并且在中游改造完成了南湖、北湖滯洪區(qū),同時建立了潘板、張堰、上南湖、長樂、永建等非常滯洪區(qū),改建了一大批沿塘涵閘,對下游的導流港進行了開挖疏浚,初步形成了攔、滯、御、導、排一系列較為完整的防洪體系。
東苕溪流域由于具有保護范圍廣、水系復雜、工程眾多、地形多變等特點,歷來是浙江省防洪調度的重點和難點。從近年來的防洪工作實踐來看,東苕溪流域的防汛防洪工作仍然不輕松,還存在一些深層次的問題,下面就此談幾點體會。
我們今天的治水理念與20 a之前并沒有根本性的轉變。“一場洪水——建設新防洪工程——更大的洪水——建更高的防洪工程”,人們一直在人與洪水競爭的怪圈里循環(huán)。我們要盡快從這個怪圈里跳出來,要對洪水及治水理念有一個新的認識。
首先,洪水是一種自然現(xiàn)象,正是因為人類的活動,壓縮了洪水的空間。其次,洪水對于人類的生存是必需的。地球生態(tài)系統(tǒng)得以維持,正是由于洪水、臺風、地震、火山噴發(fā)等“自然災害”的緣故,如果沒有這些自然現(xiàn)象,那么世界生態(tài)平衡也被破壞。再次,雖然目前人類社會的科技水平已經(jīng)到了非常發(fā)達的時代,但是在自然界面前,人類始終是渺小的,我們不可能完全戰(zhàn)勝或控制洪水,只能是通過一些積極的措施來盡量規(guī)避洪水給人類帶來的風險。由此可見,洪水并不是人類的敵人,而是人類的朋友,我們不能把洪水稱為“洪魔”。
正確認識了洪水之后,接下來就是我們要采取怎樣的治水理念。當前我們的治水理念是“兵來將擋,水來土掩”,這樣我們不斷地建設防洪工程,可以說,只要有洪水威脅就有防洪工程。但是建設了防洪工程之后,我們卻面臨了新的問題:
1)很多防洪工程建成后往往達不到預期的效果,因為它需要其它工程與之配套才能發(fā)揮效益。例如杭州西險大塘按照百年一遇的防洪標準建設,但是實際上遠遠不能發(fā)揮百年一遇的防洪作用。
2)工程與工程之間的作用相應制約或抵消,從而整體防洪能力無法提高。比如水庫工程經(jīng)過大壩除險加固可以進行大流量調洪,但是下游河道就會吃不消;河道疏浚工程減輕了上游的防洪壓力,但同時卻給下游增加了壓力。
3)越來越龐大的工程體系給工程管理和運行維護造成很大難度,管理和運行成本高起,公共財政壓力很大。
4)大規(guī)模的防洪工程多少會對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成不良影響,這種影響往往是無法估量和不可逆轉的。
國內外的防洪實踐證明,防洪工程建設到一定程度,就無法再發(fā)揮明顯的效益。從東苕溪流域的整體來看,防洪工程建設已接近這種程度,一味地以建設防洪工程來防洪已不是最好的辦法了。城市化、工業(yè)化快速發(fā)展的今天我們怎樣防洪?關鍵是要轉變治水理念,即從“抗御洪水”轉變?yōu)椤肮芾砗樗保瑥摹肮こ趟鞭D變?yōu)椤吧鷳B(tài)水利”。
既然洪水是人類的朋友,我們就要試著和洪水和諧相處,實施“洪水管理”,這個管理模式的基本思想就是:首先把洪水作為一種資源來管理。在現(xiàn)有的工程基礎上,減少大規(guī)模的防洪工程建設。其次,根據(jù)東苕溪洪水的特點,劃定不同等級的淹沒區(qū)。沒有洪水時,淹沒區(qū)照常生產(chǎn)和生活。洪水來臨時,根據(jù)洪水大小及時撤離相應淹沒區(qū)內的人員和重要設施。第三要建立完善的洪水補償機制。淹沒區(qū)使用后,對有關群眾或單位進行足夠的補償。
這種防洪模式具有以下3個優(yōu)點:
1)防洪工作得到簡化,淹沒區(qū)以外的地區(qū)防洪壓力大為減輕。不必像現(xiàn)在這樣全民防洪、全線防洪,充分體現(xiàn)了“以人為本、人水和諧”的思想。
2)防洪成本大大節(jié)約。為了說明這一點,我們來做一下簡單測算,以余杭區(qū)為例:①每年投入到防洪建設上的省市區(qū)鎮(zhèn)各級經(jīng)費不會少于1億元,20 a為20億。如果采用新的防洪模式,建設資金至少可以減少一半。②如果20 a內發(fā)生一次20 a一遇的洪水,直接經(jīng)濟損失約為5億元(1996年“6.30”洪水經(jīng)濟損失7.2億元,1999年“6.30”洪水經(jīng)濟損失7.86億元)。③如果用洪水管理的模式進行防洪,20 a一遇淹沒區(qū)補償?shù)馁M用約為2億元(按2萬人每人1萬元估算),淹沒區(qū)外的其它損失約3億元。由此可見,20 a一遇洪水的防洪成本,按照常規(guī)模式為25億元,按照洪水管理的模式只需15億元。
3)由于我們把一些低洼或者防洪能力比較低的地方規(guī)劃為淹沒區(qū),因此防洪搶險的工作量大為減少,從而也節(jié)約了社會資金。
雖然目前劃定的滯洪區(qū)和非常滯洪區(qū),已經(jīng)體現(xiàn)了洪水管理防洪模式的思想,但是由于沒有落實完善的淹沒補償機制,實際上是很難操作的。
在東苕溪流域的防洪工作中(可能也不僅僅在東苕溪流域)有兩個“不相稱現(xiàn)象”,一直令我們尷尬:①降雨量與河道水位不相稱,低標準降水造成高標準水位。例如在1999“6.30”洪水中,流域最大3 d降雨量為191.7 mm,不到10 a一遇標準,而瓶窯站水位達到7.34米(吳淞基面高程,下同),為20 a一遇標準。②防洪能力與防洪工程不相稱。東苕溪流域的大中型水庫和西險大塘的防洪標準都在100 a一遇以上,流域內的其它防洪工程也基本上在20 a一遇標準以上,但是當東苕溪流域遇到20 a一遇洪水時防洪壓力卻仍然很大,以至于不得不付出相當大的代價來化解洪水的壓力,這與普遍達到50 a一遇甚至100 a一遇的防洪工程體系是不相稱的。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因,我們通常以“防洪工程發(fā)展的速度跟不上社會經(jīng)濟發(fā)展的速度,人類社會的發(fā)展壓縮了洪水的空間”來解釋,這個說法固然沒有錯,但真正的問題并不在人類的經(jīng)濟發(fā)展上,也不在防洪工程本身,而在于非工程體系上。
水庫調度是防洪調度的第一步也是最關鍵的一步,直接關系到整個流域防洪調度的成功與否。水庫放不放水、放多少流量、什么時候放、放多長時間,這些因素都會影響整個流域的防洪,而其它工程(如河道閘站、蓄滯洪區(qū)等)就相對單調。因此東苕溪流域的洪水調度實際上就是3座水庫的調度。但是,當前我們在調度東苕溪洪水特別是中小洪水時難度很大,調洪方式方法上存在著一些問題。
對于東苕溪中小洪水而言,目前常用的“三明治調度法”(洪水前水庫預泄打底,自然洪水為中間層,水庫再次預泄為蓋面)存在很大弊端,從某種意義上講它增加了防洪調度的風險。在防洪的前期階段對水庫及時預泄是十分必要的,但問題是現(xiàn)在的調度方法沒有把握好預泄的時機,造成中小洪水時的被動局面。為避免預泄水與自然洪水重疊,應該拉開預泄的時間,也就是說洪水前的預泄應再提高,洪水開始之后的預泄應再推遲。根據(jù)這個原理,可以得到一種新的調洪方法——分塊調洪法。其基本思路是:①在一次洪水調度中,把東苕溪流域的水庫控制的區(qū)域和沒有控制的區(qū)域分為上下兩個調洪區(qū)塊,上部為732.6 km2,下部為687.4 km2。②洪水前期,三大水庫攔蓄,等待下部區(qū)域的洪水洪峰通過瓶窯站(一般為暴雨中心出現(xiàn)后的3~6 h)。③測得第一次洪峰流量,摸清洪水底線。然后各大水庫根據(jù)瓶窯站的安全泄量進行補償調節(jié)。④特使情況,如果下部洪水洪峰直接超過瓶窯站安全泄量,則按照大洪水的調度原則進行調度,確保水庫安全。
一場流域性的洪水不可能一下子就是超過20 a一遇的大洪水,前期一般都是小洪水,然后隨著降雨過程的拉長而逐漸演變?yōu)榇蠛樗K栽诤樗捌诎凑招『樗乃枷雭碚{洪是可行的。但是如果后期真的是大洪水,這樣的調度會對它有什么影響呢?我們可以說是不會有影響的,因為一方面“三明治”的第三層預泄只是推遲了幾個小時而已,并不是死板地不放水。另一方面,等下游洪峰通過之后,水庫可以進行更大流量的下泄,為后期洪水作準備。
從歷次主要洪水的調洪過程來看,其實洪水前期預測的水量(“三明治”的第一層)對于水庫來說都是比較小的,它對水庫的調洪作用也是有限的。現(xiàn)在我們來做一下預泄估算:青山水庫以150 m3/s預泄8 h;水濤莊水庫和四嶺水庫均以40 m3/s預泄8 h,這樣青山水庫預泄432萬m3,水濤莊水庫和四嶺水庫各為115萬m3。不難計算出,這點水量在水庫高水位時的影響≤20 cm,但是這點水量對于下游河道的影響將是2~3 m。為什么在中小洪水時會經(jīng)常出現(xiàn)意想不到的緊張局面,就是由于水庫預泄時機不佳,水量沒有與自然洪水錯層而造成的。
“分塊調洪法”的最大特點是:在中小洪水中,有效地防止洪水“三明治“現(xiàn)象,使控制性水庫更充分地發(fā)揮了防洪效益,對調度20 a一遇以上的大洪水帶來一定的啟示。
東苕溪流域范圍廣、水系特殊、工況復雜,流域洪水調度存在不少難點,只有注重防洪工程體系的優(yōu)化調度研究,認真分析與協(xié)調好區(qū)域間基于洪水風險的利害關系與矛盾,加強水雨情信息采集、洪水預報、調度方案模擬、調度成果預測評估等綜合建設,充分發(fā)揮大中型水庫的洪水調度作用,使各工程緊密配合,協(xié)同作戰(zhàn),才能更好地做好東苕溪流域防洪調度工作。
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